Блок двигателя - это конструкция, которая содержит цилиндры и другие части двигателя внутреннего сгорания. В раннем автомобильном двигателе блок цилиндров состоял только из блока цилиндров, к которому был прикреплен отдельный картер. Современные блоки цилиндров обычно имеют картер, объединенный с блоком цилиндров как единый компонент. Блоки двигателя часто также включают такие элементы, как каналы охлаждающей жидкости и масляные каналы.
Термин «блок цилиндров» часто используется взаимозаменяемо с блоком цилиндров, хотя технически блок современного двигателя (т.е. несколько цилиндров в одном компоненте) классифицируется как моноблок. Другой распространенный термин для блока двигателя - просто «блок».
Основная конструкция двигателя (т.е. длинный блок, исключая любые движущиеся части) обычно состоит из цилиндры, каналы охлаждающей жидкости, масляные каналы, картер и головки цилиндров. В первых серийных двигателях 1880-х до 1920-х обычно использовались отдельные компоненты для каждого из этих элементов, которые были скреплены вместе во время сборки двигателя. Однако современные двигатели часто объединяют многие из этих элементов в один компонент, чтобы снизить производственные затраты.
Переход от отдельных компонентов к блоку двигателя, объединяющему несколько элементов (моноблочный двигатель ) была постепенным прогрессом на протяжении всей истории двигателей внутреннего сгорания. Интеграция элементов опиралась на развитие методов литейного производства и механической обработки. Например, практический недорогой двигатель V8 был невозможен до тех пор, пока компания Ford не разработала методы, использованные для создания двигателя Ford V8 с плоской головкой. Затем эти методы были применены к другим двигателям и производителям.
Блок цилиндров - это конструкция, которая содержит цилиндр, а также любые гильзы цилиндров и каналы для охлаждающей жидкости. В первые десятилетия развития двигателей внутреннего сгорания цилиндры обычно отливались индивидуально, поэтому блоки цилиндров обычно производились индивидуально для каждого цилиндра. После этого в двигателях стали объединять два или три цилиндра в единый блок цилиндров, при этом в двигателе было объединено несколько таких блоков цилиндров.
В ранних двигателях с несколькими рядами цилиндров - таких как двигатель V6, V8 или с плоским 6 - каждый ряд обычно представлял собой отдельный блок цилиндров (или несколько блоков на ряд). С 1930-х годов были разработаны методы массового производства, позволяющие интегрировать оба ряда цилиндров в один и тот же блок цилиндров.
Мокрая гильза в блоках цилиндров используются полностью съемные стенки цилиндров, которые вставляются в блок с помощью специальных прокладок. Их называют «мокрыми гильзами», потому что их внешние стороны непосредственно контактируют с охлаждающей жидкостью двигателя. Другими словами, вкладыш - это вся стена, а не просто рукав.
Преимущества мокрых футеровок - это меньшая масса, меньшая занимаемая площадь и более быстрый нагрев охлаждающей жидкости при холодном пуске, что снижает пусковой расход топлива и быстрее обеспечивает обогрев кабины автомобиля.
Сухая гильза В блоках цилиндров используется либо материал блока, либо отдельная гильза, вставленная в блок, чтобы сформировать основу стенки цилиндра. Внутри вставляются дополнительные рукава, которые снаружи остаются «сухими» в окружении материала блока.
Как для мокрой, так и для сухой конструкции футеровки, футеровки (или гильзы) могут быть заменены, что потенциально позволяет провести капитальный ремонт или восстановление без замены самого блока, хотя это часто не является практичным вариантом ремонта.
Двигатель, в котором все цилиндры имеют общий блок, называется моноблочным двигателем. Большинство современных двигателей (в том числе легковые, грузовые, автобусы и тракторы ) используют моноблочную конструкцию того или иного типа, поэтому некоторые современные двигатели имеют отдельный блок на каждый цилиндр. Это привело к появлению термина «блок двигателя», обычно подразумевающего моноблочную конструкцию, а сам термин «моноблок» используется редко.
В первые годы существования двигателя внутреннего сгорания технология литья могла производить либо большие отливки, либо отливки со сложными внутренними сердечниками, что позволяло использовать водяные рубашки, но не оба одновременно. В большинстве ранних двигателей, особенно с более чем четырьмя цилиндрами, цилиндры были отлиты как пары или тройки цилиндров, а затем прикреплены болтами к единому картеру.
По мере совершенствования технологии литья весь блок цилиндров из 4, 6 или 8 цилиндров можно было изготавливать как одно целое. Эта моноблочная конструкция была проще и дешевле в производстве. Для двигателей с линейной конфигурацией это означало, что все цилиндры, а также картер, могли быть изготовлены из одного компонента. Одним из первых двигателей, производимых с использованием этого метода, является 4-цилиндровый двигатель модели Ford Model T, представленный в 1908 году. Этот метод распространился на рядные шестицилиндровые двигатели и широко использовался середина 1920-х гг.
Вплоть до 1930-х годов в большинстве двигателей V сохранялась отдельная отливка блока для каждого ряда цилиндров, причем оба они были прикреплены болтами к общему картеру (что само по себе является отдельной отливкой). Для экономии некоторые двигатели были спроектированы так, чтобы использовать одинаковые литые детали для каждого берега, левого и правого. Редкое исключение - Lancia 22½ ° узкоугольный V12 1919 года выпуска, в котором использовался цельный блок, сочетающий оба берега. Ford V-8 с плоской головкой, представленный в 1932 году, стал значительным шагом вперед в производстве доступных V-образных двигателей. Это был первый двигатель V8 с монолитным блоком цилиндров, впервые сделавший V8 доступным по цене автомобилем.
Общая водяная рубашка моноблочной конструкции позволила уменьшить расстояние между цилиндрами. Моноблочная конструкция также улучшила механическую жесткость двигателя на изгиб и все более важное значение крутильного скручивания по мере увеличения количества цилиндров, длины двигателя и номинальной мощности.
Сегодня большинство блоков двигателей, за исключением некоторых необычных V-образных или радиальных двигателей и больших судовых двигателей, представляют собой моноблок для всех цилиндров плюс интегрированный блок-картер. В таких случаях юбки рядов цилиндров образуют своего рода область картера, которую до сих пор часто называют картером, хотя она больше не является отдельной частью.
Использование стальных гильз цилиндров и вкладышей подшипников сводит к минимуму влияние относительной мягкости алюминия. В некоторых конструкциях двигателей вместо гильз цилиндров используется струйно-дуговое термическое напыление с переносом плазмы для снижения веса. Они также могут изготавливаться из чугуна с компактным графитом (CGI), например, в некоторых дизельных двигателях.
В некоторых современных потребительских небольших двигателях используется моноблочная конструкция, в которой головка блока цилиндров, блок и половина картера имеют одинаковую отливку. Одной из причин этого, помимо стоимости, является более низкая общая высота двигателя. Недостатком может быть то, что ремонт становится более трудоемким и, возможно, непрактичным.
Примером двигателей со встроенными головками блока цилиндров являются двигатели серии Honda GC и серии GXV, которые Honda иногда называет «Uniblock».
В некоторых автомобилях с поперечными двигателями использовался блок цилиндров, состоящий из интегрированной трансмиссии и картера. В число автомобилей, в которых использовалось такое расположение, входят Lamborghini Miura 1966–1973 годов и несколько автомобилей с двигателями BMC A-series и E-series. Такая конструкция часто приводит к тому, что двигатель и трансмиссия используют одно и то же масло.
Многие конструкции сельскохозяйственных тракторов имеют блок цилиндров, картер, трансмиссию и задний мост, объединенные в единый блок. Ранним примером является трактор Fordson.
Блоки двигателя обычно отливаются либо из чугуна, либо из алюминиевого сплава. Алюминиевый блок намного легче по весу и лучше передает тепло охлаждающей жидкости, но железные блоки сохраняют некоторые преимущества, такие как долговечность и лучшие зазоры от теплового расширения.